Badania przeprowadzili: dr inż. Katarzyna Nowakowska-Lipiec i prof. Robert Michnik z Wydziału Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej.

Grupę badawczą stanowiło około 30 matek dzieci z niepełnosprawnościami ruchowymi (nastolatków, zazwyczaj niepotrafiących samodzielnie się poruszać, ważących po kilkadziesiąt kilogramów). Kobiety te na co dzień opiekują się swoimi dziećmi, wykonując różnego rodzaju czynności pielęgnacyjne, które opierają się na podnoszeniu lub noszeniu – w nieergonomicznej pozycji ciała, z nadmiernym pochyleniem kręgosłupa. Wszystkie skarżyły się na bóle lędźwi.

Naukowcy chcieli więc sprawdzić, jak mięśnie brzucha i pleców pracują podczas wykonywania poszczególnych czynności, m.in. siadania i wstawania oraz podnoszenia ciężarów o masie 10 i 20 kg z różnych wysokości i w różnych pozycjach ciała.

„Badaliśmy kinematykę ruchu, czyli to, jak układają się poszczególne elementy ciała w czasie wykonywania różnych ruchów. Wykorzystaliśmy do tego system optyczny – na ciele każdej osoby umieszczaliśmy odblaskowe markery, a dane rejestrowaliśmy za pomocą kamer. Tak pozyskane dane wprowadziliśmy do specjalnego oprogramowania, które pozwala zidentyfikować obciążenia w układzie mięśniowo-szkieletowym i obliczyć, jakie siły występują w mięśniach oraz stawach kręgosłupa” – tłumaczył prof. Robert Michnik.

Okazało się, że nawet tak proste czynności jak siadanie na krześle i wstawanie z niego generują wysokie obciążenia odcinka lędźwiowego kręgosłupa. Nie inaczej jest z podnoszeniem ciężkich rzeczy.

„Przykładowo, przy podnoszeniu i trzymaniu 10-kilogramowego przedmiotu w pozycji stojącej, obciążenie kręgosłupa przekracza dwukrotność ciężaru ciała tej osoby. Przy podnoszeniu 20 kg z pochylonym tułowiem – to obciążenie wynosi ponad trzykrotność masy ciała dźwigającego. Na co dzień nie zdajemy sobie z tego sprawy i tego nie odczuwamy, ale przy nadmiernej aktywności zaczynamy odczuwać ból” – podkreśliła dr inż. Katarzyna Nowakowska-Lipiec, pierwsza autorka publikacji na ten temat w czasopiśmie „Journal of Biomechanics”.

Następnie, na podstawie tych analiz i różnych konfiguracji symulacji numerycznych, badacze oszacowali mięśnie, których wzmocnienie pozwoli odciążyć lędźwie.

„Wskazaliśmy na mięsień poprzeczny brzucha jako ten, którego wzmocnienie prowadzi do minimalizacji obciążeń odcinka lędźwiowego kręgosłupa i w konsekwencji – do zminimalizowania dolegliwości bólowych” – wskazała dr inż. Nowakowska-Lipiec.

Badania wykazały też odwrotność – im słabszy mięsień poprzeczny brzucha, tym obciążenia lędźwi przy dźwiganiu były większe.

Co ciekawe, badania wykazały, że wzmacnianie mięśni grzbietu (pleców) nie pomagały, a wręcz pogłębiały obciążenia lędźwiowego odcinka kręgosłupa. Badania były częścią większego projektu pt. „3 Year Healthy Community Project” Olimpiad Specjalnych Polska, kierowanego przez dr. hab. Andrzeja Myśliwca, prof. Akademii Wychowania Fizycznego im. J. Kukuczki w Katowicach. W ramach projektu inżynierowie biomedyczni z Politechniki Śląskiej wraz z fizjoterapeutami z AWF w Katowicach zajęli się tematyką zdrowia fizycznego opiekunów rodziców dzieci niepełnosprawnych. Jak powiedział prof. Michnik, był to program wsparcia matek dzieci z niepełnosprawnościami ruchowymi, obejmujący diagnozę problemu oraz program ćwiczeń fizjoterapeutycznych. „Naszym zadaniem była weryfikacja koncepcji ćwiczeń przygotowanych przez fizjoterapeutów” – dodał.

Program fizjoterapii trwał pół roku. Jak mówili badacze, po tym czasie większość uczestniczek programu zadeklarowała zmniejszenie dolegliwości bólowych.

„Już od jakiegoś czasu część fizjoterapeutów skłania się ku temu, że wzmocnienie mięśnia poprzecznego brzucha może minimalizować dolegliwości bólowe lędźwi, jednak dotąd nie było na to potwierdzeń w artykułach naukowych. Nasza praca, na podstawie badań biomechanicznych i modelowania matematycznego narządu ruchu, jest pierwszą, która dowodzi, że wzmacnianie mięśni poprzecznych brzucha minimalizuje obciążenia lędźwiowego odcinka kręgosłupa” – podsumował prof. Michnik.

„Choć wyniki badań odnoszą się do konkretnej grupy badawczej to można je uznać za uniwersalne” – podkreśliła dr Nowakowska-Lipiec.

Aby zaktywować mięsień poprzeczny brzucha można m.in. świadomie wciągnąć brzuch (przyciągnąć pępek do kręgosłupa). Mięsień ten osłabia się m.in. wskutek siedzącego trybu życia oraz nadwagi.

Nauka w Polsce, Agnieszka Kliks-Pudlik

akp/ agt/